第四章4节土石坝ppt课件.ppt
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1、2022-6-61一、定义及建设情况一、定义及建设情况二、结构特点及优缺点二、结构特点及优缺点三、组成及设计要求三、组成及设计要求四、类型及坝型选择四、类型及坝型选择1 1 土石坝概述土石坝概述2022-6-62l定义:定义:l由土、石料等由土、石料等当地材料当地材料经抛填、碾压等方法堆筑成经抛填、碾压等方法堆筑成的坝的坝。l土石坝又可分为两大类土石坝又可分为两大类土坝土坝和和堆石坝堆石坝:l1、土坝土坝:土或砾石:土或砾石(含砾量含砾量60% 70%)l渗透系数较高、砾石起骨架作用渗透系数较高、砾石起骨架作用l关键:控制坝体强度和稳定的是关键:控制坝体强度和稳定的是填土或者堆石填土或者堆石一
2、、定义及建设情况一、定义及建设情况2022-6-63l建设情况:建设情况: 历史最悠久,数量最多。中国最早的土石坝出现在公历史最悠久,数量最多。中国最早的土石坝出现在公元前元前600600多年,我国开始填筑土堤,防御洪水,蓄水兴利。多年,我国开始填筑土堤,防御洪水,蓄水兴利。如:如:安徽芍陂安徽芍陂(qubi)(qubi) 、浙江海塘浙江海塘等。等。 解放后至今,我国内已建成的八万多座水坝,土石坝解放后至今,我国内已建成的八万多座水坝,土石坝约占约占90%90%左右。左右。 国际上:古印度、古埃及等,也很早开始修建土坝。国际上:古印度、古埃及等,也很早开始修建土坝。 土石是水利工程建设中最被广
3、泛利用的当地材料,这土石是水利工程建设中最被广泛利用的当地材料,这不仅有利于群众性施工,而且随着大型高效施工机具的采不仅有利于群众性施工,而且随着大型高效施工机具的采用,施工人数大幅度减少,施工工期缩短,施工费用大大用,施工人数大幅度减少,施工工期缩短,施工费用大大降低。因此,在国内外水利工程建设中,绝大多数堤坝均降低。因此,在国内外水利工程建设中,绝大多数堤坝均土石材料填筑。土石材料填筑。 2022-6-64安徽寿县芍陂安徽寿县芍陂(qubi)l芍陂陂塘灌溉工程,位于安徽省寿县南。春秋时期楚庄王十六年至芍陂陂塘灌溉工程,位于安徽省寿县南。春秋时期楚庄王十六年至二十三年(公元前二十三年(公元前
4、598598年公元前年公元前591591年)由孙叔敖创建,迄今年)由孙叔敖创建,迄今25002500多年一直发挥不同程度的灌溉效益。多年一直发挥不同程度的灌溉效益。 l19591959年,安徽省文化局文物工作队曾在安丰塘越水坝地方,发掘出年,安徽省文化局文物工作队曾在安丰塘越水坝地方,发掘出一座汉代(公元前一座汉代(公元前206206年公元年公元220220年)水利工程(草土堰)遗址,年)水利工程(草土堰)遗址,伴随出土的有汉代时期铁锤等文物。芍陂灌区面积,在公元伴随出土的有汉代时期铁锤等文物。芍陂灌区面积,在公元4 4世纪世纪公元公元1313世纪常见记载,有灌田万顷、灌田五千余顷等说法。自古
5、来世纪常见记载,有灌田万顷、灌田五千余顷等说法。自古来芍陂工程的人为破坏严重,多次受到战争波及,以致到民国年间,芍陂工程的人为破坏严重,多次受到战争波及,以致到民国年间,芍陂灌溉效益越来越低,芍陂灌溉效益越来越低,19491949年实灌面积仅年实灌面积仅8 8万多亩。万多亩。 2022-6-65浙江省鄞浙江省鄞(yn)县它山堰县它山堰 它山堰是甬江支流鄞江上修建的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程。它山堰是甬江支流鄞江上修建的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程。位于浙江省宁波市西南,唐代大和七年(公元位于浙江省宁波市西南,唐代大和七年(公元833833年)由县令王年)由县令王元玮创建。元玮创建。 l筑堰前,海潮可
6、沿江上溯章溪,因海水倒灌使耕田卤化,城市用筑堰前,海潮可沿江上溯章溪,因海水倒灌使耕田卤化,城市用水困难。在鄞江上游出山处的四明山与它山之间,用条石砌筑一水困难。在鄞江上游出山处的四明山与它山之间,用条石砌筑一座上下各座上下各3636级的拦河溢流坝。这座坝平时可以下挡咸潮,上蓄溪级的拦河溢流坝。这座坝平时可以下挡咸潮,上蓄溪水,供鄞西平原七乡数千顷农田灌溉,并通过南塘河供宁波城使水,供鄞西平原七乡数千顷农田灌溉,并通过南塘河供宁波城使用。为防止洪水涌入城市。宋代(公元用。为防止洪水涌入城市。宋代(公元960960年公元年公元12791279年)至年)至清代(公元清代(公元16441644年公元
7、年公元19111911年)时都对工程进行维修。年)时都对工程进行维修。 l明代嘉靖十五年(公元明代嘉靖十五年(公元15361536年)加高堰(坝)顶年)加高堰(坝)顶1 1尺,清代咸丰尺,清代咸丰七年(公元七年(公元18571857年)曾进行较大修治。公元年)曾进行较大修治。公元19141914年清理堰上淤积,年清理堰上淤积,使水道通畅。使水道通畅。19871987年定为全国重点保护文物。年定为全国重点保护文物。 2022-6-66它它 山山 堰堰2022-6-67 特别是最近十几年以来,随着大型高效的土石方特别是最近十几年以来,随着大型高效的土石方施工机械的采用,岩土力学理论和电子计算机技术
8、在施工机械的采用,岩土力学理论和电子计算机技术在土石坝设计中的广泛使用,为建筑高土石坝提供了有土石坝设计中的广泛使用,为建筑高土石坝提供了有利条件,利条件,土石坝得到了飞跃发展土石坝得到了飞跃发展,成为当今世界上坝,成为当今世界上坝体高度最高、应用最广泛的坝型。体高度最高、应用最广泛的坝型。 目前世界上最高的水坝为目前世界上最高的水坝为塔吉克斯坦的罗贡土石塔吉克斯坦的罗贡土石坝坝,坝高,坝高335m335m。 我国已建的最高土石坝为我国已建的最高土石坝为小浪底土石坝小浪底土石坝,坝高,坝高154m154m,在建的,在建的水布垭面板堆石坝水布垭面板堆石坝高达高达233m233m。在本世纪,。在本
9、世纪,我国将发展更高的土石坝。我国将发展更高的土石坝。2022-6-68全世界高坝中土石坝的比例变化全世界高坝中土石坝的比例变化2022-6-69各种坝型建设情况各种坝型建设情况2022-6-610世界土石坝按国家或地区分类统计图世界土石坝按国家或地区分类统计图 中 国17475欧洲(含俄罗斯)1918日 本1484美 国4694印 度998南 美629其 他27782022-6-611小浪底土石坝小浪底土石坝2022-6-612水布垭面板堆石坝水布垭面板堆石坝水布垭枢纽总工期水布垭枢纽总工期8年,自从年,自从2001年正式开工,工程于年正式开工,工程于2008年年12月底全月底全部竣工。水布
10、垭的面板堆石坝是目前世界上最高的面板堆石坝。部竣工。水布垭的面板堆石坝是目前世界上最高的面板堆石坝。2022-6-613水布垭水利枢纽基本资料水布垭水利枢纽基本资料2022-6-614姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤(Serayu)河上。主坝为心墙土石坝,最大坝高河上。主坝为心墙土石坝,最大坝高110m。 2022-6-6152022-6-616西北口面板堆石坝西北口面板堆石坝作为作为“七五七五”国家重点科技攻关的试验坝,结合实际工程做国家重点科技攻关的试验坝,结合实际工程做了大量科研工作,并用之于工程实际。了大量科研工作,并用之于工程实
11、际。1988年年4月月23日至日至26日浇筑第一块面板日浇筑第一块面板试验块,获得成功,随后将此项成果移交给施工单位,在试验块,获得成功,随后将此项成果移交给施工单位,在1989年年3-6月份浇筑月份浇筑其余各块,却出现严重裂缝事故,基本上呈水平走向,贯穿整个面板条块。当其余各块,却出现严重裂缝事故,基本上呈水平走向,贯穿整个面板条块。当时引起一些人对面板坝的疑虑,甚至有的面板坝工程提出更改坝型的问题,影时引起一些人对面板坝的疑虑,甚至有的面板坝工程提出更改坝型的问题,影响了面板坝的声誉。经过多次调查分析论证,认为其主要原因是原材料使用不响了面板坝的声誉。经过多次调查分析论证,认为其主要原因是
12、原材料使用不当,施工工艺不严格,以及未及时养护等,只要认真对待,还是可以解决的。当,施工工艺不严格,以及未及时养护等,只要认真对待,还是可以解决的。西北口面板堆石坝西北口面板堆石坝2022-6-617江西东津江西东津 88.5m88.5m2022-6-618兴山兴山古洞口古洞口 118m118m2022-6-619 1、结构特点:、结构特点:(1)稳定方面:不会沿坝基面整体滑动,失稳形式主)稳定方面:不会沿坝基面整体滑动,失稳形式主要是坝坡滑动或连同部分地基一起滑动;要是坝坡滑动或连同部分地基一起滑动;(2)渗流方面:坝体为散粒体结构,在上下游水位差)渗流方面:坝体为散粒体结构,在上下游水位差
13、作用下经坝体和地基向下游渗透,产生渗透压力和作用下经坝体和地基向下游渗透,产生渗透压力和渗透变形,严重时会导致坝体失事;渗透变形,严重时会导致坝体失事;(3)冲刷方面:颗粒间粘结力小,因此土石坝抗冲能)冲刷方面:颗粒间粘结力小,因此土石坝抗冲能力较低;)力较低;)(4)沉降方面:颗粒间存在孔隙,受力后产生沉陷;)沉降方面:颗粒间存在孔隙,受力后产生沉陷; 二、结构特点及优缺点二、结构特点及优缺点2022-6-6201 1坝体、坝基的透水性坝体、坝基的透水性挡水时:由于上、下游水位差的作用,水将经坝体和坝挡水时:由于上、下游水位差的作用,水将经坝体和坝基的颗粒孔隙向下游渗透。基的颗粒孔隙向下游渗
14、透。1 1)使水库的水量大量流失;)使水库的水量大量流失;2 2)而且还会引起坝体或坝基产生管涌、流土等渗透变)而且还会引起坝体或坝基产生管涌、流土等渗透变形,导致溃坝事故形,导致溃坝事故。以以坝体浸润线坝体浸润线为界,线上的土为非为界,线上的土为非饱和状态,线下土体则呈饱和状态。饱和土体,其抗剪饱和状态,线下土体则呈饱和状态。饱和土体,其抗剪强度指标也将相应降低,对坝坡稳定不利。强度指标也将相应降低,对坝坡稳定不利。为此,应设置防渗和排水措施,以减少水库的渗漏损失为此,应设置防渗和排水措施,以减少水库的渗漏损失和保证坝坡的稳定性。和保证坝坡的稳定性。 二、土石坝的工作特点二、土石坝的工作特点
15、 2022-6-6212022-6-6222 2土石坝的局部失稳定破坏形式土石坝的局部失稳定破坏形式土石坝是松散的土石料填筑,坝体剖面需要做成土石坝是松散的土石料填筑,坝体剖面需要做成上、下游边坡较平缓的梯形断面。上、下游边坡较平缓的梯形断面。由于由松散颗粒组成,其失稳是以局部坝坡坍塌由于由松散颗粒组成,其失稳是以局部坝坡坍塌的形式出现。的形式出现。当坝坡太陡或土体的抗剪强度指标较小时,在渗当坝坡太陡或土体的抗剪强度指标较小时,在渗透压力和土体上部重力的作用下,局部坝坡土体透压力和土体上部重力的作用下,局部坝坡土体(包括坝基土体)将向坡外滑移,简称滑坡。(包括坝基土体)将向坡外滑移,简称滑坡。
16、为了保持坝坡稳定,需设置较平缓的上、下游坝为了保持坝坡稳定,需设置较平缓的上、下游坝坡。因此,应根据地形、地质条件和筑坝材料等坡。因此,应根据地形、地质条件和筑坝材料等因素选择适宜的坡。因素选择适宜的坡。使坝体:保证安全稳定、经济合理。使坝体:保证安全稳定、经济合理。2022-6-6233 3抗冲性能差抗冲性能差坝体材料是松散的颗粒:坝体材料是松散的颗粒:v 当洪水漫过坝顶时,水流必然会携带土粒流当洪水漫过坝顶时,水流必然会携带土粒流失,从而引起坝体局部破坏或整体溃决。失,从而引起坝体局部破坏或整体溃决。例如,例如,19751975年年8 8月,我国淮河上游两座土坝,因月,我国淮河上游两座土坝
17、,因溢洪道泄洪能力不足发生洪水漫顶而溃坝。溢洪道泄洪能力不足发生洪水漫顶而溃坝。v 由于波浪的作用,必然导致坡面土料的流失由于波浪的作用,必然导致坡面土料的流失和坍塌,削弱坝体剖面尺寸,对坝体稳定不利。和坍塌,削弱坝体剖面尺寸,对坝体稳定不利。设计中,要求:设计中,要求:1 1)坝体应有足够的)坝体应有足够的超高超高2 2)坝坡应有相应的)坝坡应有相应的防冲措施防冲措施。3 3)保证泄洪措施有足够的)保证泄洪措施有足够的泄洪能力泄洪能力。 2022-6-6244 4坝体沉陷量大坝体沉陷量大坝体材料是松散的颗粒:坝体材料是松散的颗粒:由于坝体土料、石料之间的孔隙存在,坝体是可由于坝体土料、石料之
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